Dans le cadre de cette thèse, on s’intéresse, en particulier, à l’impact rapide d’un fragment de structure contre une paroi, rigide ou flexible, résultant par exemple d’un phénomène explosif dans une cuve de réacteur nucléaire [1] de 4ème génération. Dans ce contexte, on considère a priori une modélisation compressible du fluide. Néanmoins, une réflexion particulière est à conduire sur l’influence des ondes acoustiques, du nombre de Mach et le rôle de la viscosité à proximité de la zone d’impact. Du point de vue des méthodes numériques, on adopte une approche de type volumes-finis pour traiter le mouvement du fluide, et une approche de type éléments-finis pour traiter le mouvement de la structure. Aussi, afin de permettre le traitement robuste d’un tel cas faisant intervenir des géométries complexes, de grands mouvement de structure et une éventuelle fracturation de celle-ci, on se tourne préférentiellement vers des techniques de type « frontières immergées » pour l’interaction entre le fluide et la structure, parmi lesquelles on peut citer la méthode dite « Mediating Body Method » [2] à l’état de l’art au CEA pour les applications de cette nature. Pour accompagner l’objectif de robustesse, une intégration temporelle explicite des équations du mouvement est utilisée. 

La principale difficulté pour le traitement d’un tel problème d’interaction entre le fluide et deux structures qui se rapprochent jusqu’à venir en contact est liée au couplage entre différentes échelles spatiales : alors que le film de fluide entre les structure voit son épaisseur se réduire et devenir négligeable devant les tailles caractéristiques des structures, son influence reste du premier ordre sur celles-ci. Les travaux de thèse débuteront par une étude bibliographique et numérique permettant de dégager les caractéristiques physiques de l’écoulement au niveau du film fluide (compressibilité, viscosité, …) ayant le plus d’influence sur la cinématique des structures et devant être représentées fidèlement dans les modèles numériques. Ensuite, le principal enjeu de ces travaux de thèse consistera à définir une stratégie numérique et éventuellement à adapter les méthodes numériques considérées afin de venir représenter le plus fidèlement possible les caractéristiques de l’écoulement du film. Dans une démarche de validation numérique, des techniques de déformation de maillage (dites Arbitrary Lagrangian Eulerian ou ALE) [3], respectant par conception le domaine d’écoulement du fluide mais étant moins robustes dans le cas général, pourront servir à définir une certaine gamme de solutions de références afin de confronter les approches adoptées dans le cadre des frontières immergées. Des techniques d’adaptation de maillage [4] seront certainement à considérer afin de représenter l’aspect multi-échelles du problème à proximité du contact. Enfin, l’utilisation appropriée d’une intégration temporelle implicite ou de techniques de sous-cyclage temporel local pourra être envisagée l

Formation initiale Bac+5

Diplôme requis Diplôme École d'ingénieurs

Spécialité du diplôme Mécanique


Compétences techniques et/ou spécifiques Dynamique vibratoire, usure, essais, modélisation et simulation


Outils utilisés Moyens d'essais en vibrations et usure, MATLAB, Cast3M


Langue Anglais Niveau de langue requis Courant